การบำบัดความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับเหล็กคืออะไร?

การรักษาด้วยความร้อนเป็นกระบวนการที่สำคัญที่ปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็กเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของมัน - เช่นความแข็งความแข็งแรงความเหนียวหรือความเหนียว - ปรับแต่งตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะ การบำบัดความร้อน "ดีที่สุด" สำหรับเหล็กขึ้นอยู่กับประเภทของเหล็กการใช้งานที่ตั้งใจและคุณสมบัติที่จำเป็น (เช่นความแข็งสูงสำหรับเครื่องมือตัดความเหนียวสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างหรือความต้านทานการสึกหรอสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร) ไม่มีใคร - ขนาด - เหมาะกับ - การแก้ปัญหาทั้งหมด แต่การทำความเข้าใจวิธีการรักษาความร้อนที่พบบ่อยที่สุดและการใช้งานในอุดมคติของพวกเขาสามารถช่วยระบุกระบวนการที่ดีที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่กำหนด
การหลอม: สำหรับการทำให้อ่อนนุ่มและความสามารถในการกลืนได้
การหลอมคือการรักษาความร้อนที่เกี่ยวข้องกับเหล็กทำความร้อนถึงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง (โดยทั่วไปจะสูงกว่าจุดวิกฤติซึ่งโครงสร้างจุลภาคของมันเปลี่ยนไป) ถือไว้ที่นั่นเพื่อให้แน่ใจว่าให้ความร้อนสม่ำเสมอแล้วเย็นลงอย่างช้าๆ (มักจะอยู่ในเตาเผา) กระบวนการนี้ช่วยลดความเครียดภายในปรับแต่งโครงสร้างเมล็ดและทำให้เหล็กอ่อนลง - ทำให้ง่ายต่อการใช้เครื่องรูปแบบหรือโค้งงอ มันมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง - สูงซึ่งแข็งและเปราะในสถานะรีด - ตัวอย่างเช่นการอบอ่อน 1,095 สูง - เหล็กกล้าคาร์บอน (ใช้ในมีดและสปริง) กลายเป็นสิ่งที่เหนียวพอสำหรับการบดหรือการสร้างก่อนการแข็งตัวครั้งสุดท้าย การหลอมเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อลำดับความสำคัญคือการปรับปรุงความสามารถในการกลึงลดความเปราะบางหรือการเตรียมเหล็กสำหรับการประมวลผลที่ตามมา (เช่นการทำงานเย็น)
การทำให้เป็นมาตรฐาน: เพื่อความสม่ำเสมอและความแข็งแรง
การทำให้เป็นมาตรฐานนั้นคล้ายกับการหลอม แต่เกี่ยวข้องกับการระบายความร้อนของเหล็กในอากาศ (แทนที่จะช้าในเตาเผา) หลังจากให้ความร้อน อัตราการระบายความร้อนที่เร็วกว่านี้ทำให้เกิดโครงสร้างข้าวที่ดีกว่าและสม่ำเสมอมากขึ้นส่งผลให้ความแข็งแรงและความแข็งสูงกว่าการหลอมในขณะที่ยังคงความเหนียวปานกลาง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแก้ไขโครงสร้างจุลภาคที่ไม่สม่ำเสมอในเหล็กหล่อหรือเหล็กปลอม (ซึ่งอาจมีธัญพืชหยาบหรือความเครียดภายใน) และเพื่อสร้างมาตรฐานคุณสมบัติของชุดเหล็ก การทำให้เป็นมาตรฐานมักใช้สำหรับเหล็กโครงสร้าง (เช่น A36) ในการก่อสร้างซึ่งความแข็งแรงและความเหนียวที่สอดคล้องกันในส่วนประกอบมีความสำคัญ มันสร้างความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความสามารถในการใช้งานทำให้มันเป็นไป - ในการรักษาทั่วไป - ชิ้นส่วนเหล็กวัตถุประสงค์
การดับและการแบ่งเบed
การดับและการแบ่งเบาบรรเทาเป็นการรักษาความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเพื่อให้ได้ความสมดุลของความแข็งแรงและความเหนียวสูง - การรวมกันที่สำคัญสำหรับการโหลด - ส่วนประกอบแบริ่งเช่นเกียร์เพลาและสลักเกลียวโครงสร้าง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับสองขั้นตอน: ประการแรกการดับ (เหล็กทำความร้อนเหนือจุดวิกฤติจากนั้นระบายความร้อนอย่างรวดเร็วในน้ำน้ำมันหรือพอลิเมอร์เพื่อล็อคโครงสร้างจุลภาคที่แข็งและเปราะบางที่เรียกว่า Martensite); ประการที่สองการแบ่งเบาบรรเทา (อุ่นเหล็กดับลงที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจากนั้นระบายความร้อนเพื่อลดความเปราะบางในขณะที่รักษาความแข็งส่วนใหญ่) ตัวอย่างเช่นเหล็กโลหะผสม 4140 (โลหะผสมโครงสร้างทั่วไป) ดับและอารมณ์เพื่อให้ได้แรงดึง 100,000–150,000 psi ที่มีความทนทานเพียงพอที่จะต้านทานผลกระทบ การรักษานี้ไม่มีใครเทียบได้สำหรับการใช้งานที่ต้องการทั้งความแข็งแรงและความทนทานเช่นเพลาข้อเหวี่ยงยานยนต์หรือชิ้นส่วนเครื่องจักรอุตสาหกรรม
การแข็งตัว: เพื่อความแข็งสูงสุด
การชุบแข็ง (มักใช้แทนกันได้กับการดับแม้ว่าทางเทคนิคส่วนหนึ่งของกระบวนการดับ) มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความแข็งสูงสุดโดยการเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็กให้กลายเป็น Martensite ผ่านการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว มันถูกใช้เมื่อความแข็งสุดขีดเป็นข้อกำหนดหลัก - เช่นสำหรับเครื่องมือตัดตายหรือพื้นผิวแบริ่ง สูง - เหล็กกล้าคาร์บอน (เช่นเหล็กเครื่องมือ D2) หรือสูง - เหล็กกล้าอัลลอยด์ตอบสนองต่อการชุบแข็งได้ดีที่สุดเนื่องจากเคมีของพวกเขาช่วยให้การก่อตัวของมาร์เทนไซต์แข็ง อย่างไรก็ตามเหล็กแข็งนั้นเปราะดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้งานโดยไม่ต้องมีการแบ่งแยกในภายหลังเว้นแต่แอปพลิเคชันจะต้องการความแข็งที่บริสุทธิ์ (เช่นในเครื่องมือที่ไม่ใช่ - เครื่องมือกระแทกเช่นไฟล์)
การชุบแข็งเคส: สำหรับความแข็งของพื้นผิวด้วยแกนกลางที่ยากลำบาก
การชุบแข็งเคส (รวมถึงกระบวนการเช่น carburizing, ไนไตรด์และคาร์บอนริดริดซิด) ได้รับการออกแบบมาเพื่อแข็งตัวเพียงพื้นผิวของเหล็กในขณะที่ออกจากแกนที่ยากและเหนียว สิ่งนี้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องต้านทานการสึกหรอ (บนพื้นผิว) แต่ยังดูดซับแรงกระแทก (ในแกนกลาง) - เช่นเกียร์เพลาลูกเบี้ยวหรือตัวยึด Carburizing เกี่ยวข้องกับเหล็กทำความร้อนในคาร์บอน - สภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยเพื่อกระจายคาร์บอนเข้าไปในพื้นผิวของมันตามด้วยการดับเพื่อแข็ง "กรณี" (ชั้นพื้นผิว) ไนไตรด์ใช้ไนโตรเจนแทนคาร์บอนทำให้เกิดการสึกหรอของพื้นผิวที่ทน - ที่อุณหภูมิต่ำกว่า (ลดการบิดเบือน) ตัวอย่างเช่น 8620 โลหะผสม (ใช้ในเกียร์) มักจะคาร์โบไฮเดรตเพื่อสร้างพื้นผิวที่ทน -} (58–62 HRC) ในขณะที่รักษาแกนยาก (30–35 ชั่วโมง) การชุบแข็งแบบเคสเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อคุณสมบัติพื้นผิว (การสึกหรอ, ความต้านทานต่อการเสียดสี) มีความสำคัญ แต่ความเหนียวหลักไม่สามารถเสียสละได้
การบรรเทาความเครียด: เพื่อลดความเครียดภายใน
การบรรเทาความเครียดเกี่ยวข้องกับเหล็กทำความร้อนถึงอุณหภูมิต่ำกว่าจุดวิกฤติ (โดยทั่วไปคือ 500–1,300 องศา f / 260–700 องศา) และถือไว้ที่นั่นก่อนที่จะเย็นลงอย่างช้าๆ มันไม่ได้เปลี่ยนความแข็งหรือความแข็งแรงอย่างมีนัยสำคัญ แต่ขจัดความเครียดภายในที่เกิดจากการเชื่อมการตัดเฉือนหรือการทำงานเย็น - การป้องกันการแปรปรวนการแตกหรือการเปลี่ยนแปลงมิติระหว่างการใช้งาน สิ่งนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างรอย (เช่นสะพานเหล็ก, เรือความดัน) หรือชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ (เช่นเฟรมเครื่องมือเครื่องจักร) ที่ความเครียด - การบิดเบือนที่เกิดขึ้นอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง การบรรเทาความเครียดเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อเป้าหมายคือการทำให้ขนาดของเหล็กเสถียรโดยไม่ต้องเปลี่ยนคุณสมบัติเชิงกล
การเลือกการรักษาที่ดีที่สุด: ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ
บานพับการบำบัดความร้อน "ดีที่สุด" ในสามปัจจัย:
1. สตีลประเภท: สูง - คาร์บอนเหล็ก (เช่น 1095) ตอบสนองได้ดีต่อการชุบแข็งและการแบ่งเบาความแข็งในขณะที่ต่ำ - เหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น 1018) มักจะเป็นมาตรฐานเพื่อความแข็งแรง เหล็กกล้าอัลลอยด์ (เช่น 4140) ยอดเยี่ยมพร้อมการดับและการแบ่งเบาลิขสิทธิ์สำหรับคุณสมบัติที่สมดุล
2. แอพพลิเคชั่น: เครื่องมือการตัดต้องแข็งตัว คานโครงสร้างต้องการการทำให้เป็นปกติหรือลดความเครียด เกียร์ต้องการการชุบแข็งเคส
3. คุณสมบัติที่ต้องการ: จัดลำดับความสำคัญการหลอมสำหรับความเหนียวการดับ/การแบ่งเบedเพื่อความแข็งแรง - ความสมดุลของความเหนียวหรือการชุบแข็งเคสสำหรับความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิว
โดยสรุปการรักษาความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับเหล็กเป็นสิ่งที่สอดคล้องกับองค์ประกอบและการใช้งานที่ตั้งใจไว้ การดับและการแบ่งเบาเบานั้นมีความหลากหลายสำหรับความแข็งแรง - ความสมดุลของความเหนียวการหลอมสำหรับความสามารถในการกลึง, การชุบแข็งเคสสำหรับความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวและการบรรเทาความเครียดเพื่อความมั่นคง ด้วยการจับคู่การรักษากับความต้องการของเหล็กผู้ผลิตสามารถปลดล็อคศักยภาพอย่างเต็มที่สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมหรือโครงสร้างที่เฉพาะเจาะจง